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《多源遙感圖像融合光譜保真算法與評(píng)價(jià)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、多源遙感圖像融合光譜保真算法與評(píng)價(jià)研究【摘要】：隨著傳感器以及相關(guān)遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感圖像應(yīng)用到生活中的各個(gè)領(lǐng)域，但是遙感圖像的多光譜和高分辨率面臨著無(wú)法在同一張影像上同時(shí)生成這一技術(shù)瓶頸，因而學(xué)者們提出了各種傳統(tǒng)圖像融合算法用于彌補(bǔ)這一缺陷，但是融合后的圖像一般都有嚴(yán)重的光譜扭曲失真，本文針對(duì)于這一問題參考?xì)w納了現(xiàn)有的光譜保真算法的研究以及融合算法的有效性的評(píng)價(jià)機(jī)制，據(jù)此來(lái)評(píng)估以后圖像融合的發(fā)展趨勢(shì)?！娟P(guān)鍵詞】：圖像融合光譜保真融合算法效果評(píng)價(jià)1.引言遙感技術(shù)經(jīng)過(guò)二十多年的迅猛發(fā)展，各種面向復(fù)雜應(yīng)用背景的多平臺(tái)、多時(shí)相、多光譜和高分辨率衛(wèi)星和機(jī)載遙
2、感系統(tǒng)大量涌現(xiàn)，已被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域（柴勇，2009）。遙感傳感器的分辨率從最初的幾十米提高到目前的幾十厘米，如美國(guó)Geoeye公司在2008年發(fā)射的遙感衛(wèi)星甚至把分辨率提高到0.41m。然而遙感圖像分辨率不斷提高仍然無(wú)法滿足人們對(duì)遙感圖像的空間信息和光譜信息的豐富性及準(zhǔn)確性的要求。因?yàn)樵谶b感成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,空間分辨率和光譜分辨率不可兼得,有兩個(gè)原因:(1)受遙感器的輻射度量特性的影響,傳感器在感應(yīng)來(lái)自目標(biāo)物反射或輻射的電磁波的能力是有限的,而多光譜成像系統(tǒng)的光譜帶寬很窄,同樣高空間分辨率系統(tǒng)的瞬時(shí)視場(chǎng)很小,總得犧牲其中的一個(gè)。(2)傳感器
3、所能采集的數(shù)據(jù)量的限制,以及從遙感衛(wèi)星向地面站傳輸數(shù)據(jù)的能力的限制(李春華,2008)。因此，遙感圖像越來(lái)越多的用算法層面去進(jìn)行處理，遙感圖像融合應(yīng)運(yùn)而生。遙感圖像融合技術(shù)是指將由多源通道所采集的同一目標(biāo)的圖像經(jīng)過(guò)一定的處理，提取各通道的信息來(lái)復(fù)合多源遙感圖像，綜合形成統(tǒng)一圖像或綜合利用各圖像信息的技術(shù)（王海暉，2003）。很多的圖像融合算法，如IHS變換法，Brovey變換法，主成分分析法，高通濾波等傳統(tǒng)的遙感圖像融合算法得到了廣泛的應(yīng)用。但是融合后的圖像一般都有嚴(yán)重的光譜扭曲失真?；谶@一缺陷,有學(xué)者提出了各種改進(jìn)算法:傳感器光譜響應(yīng)函數(shù)SKF；
4、基于統(tǒng)計(jì)原理的Gram-schmidt、PCIpansharp融合方法；小波變化的多分辨率分析與IHS變換疊加融合法以及其他算法.根據(jù)這些改進(jìn)算法得出來(lái)的效果我們還需要更健全的評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)評(píng)估算法的效果,常用的客觀融合評(píng)價(jià)方法有標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均誤差、信息度量、清晰度、相關(guān)系數(shù)、對(duì)比度和峰值信噪比（柴勇，2009）。1.融合圖像光譜失真的原因1.1遙感數(shù)據(jù)的輻射誤差用戶所得到的遙感圖像是經(jīng)過(guò)粗糾正后的圖像。若要想根本上解決融合后的光譜失真問題，用戶應(yīng)該考慮的是輻射精校正包括大氣的影響引起的輻射誤差及太陽(yáng)高度角、日地距離和地形等光照條件差異引起的輻射誤差（李
5、春華,2008）。所以在圖像融合前，輻射精校正是十分重要的一步。1.2不同傳感器Pan波段與強(qiáng)度分量I的差異傳統(tǒng)的融合方法如HIS變換法,主成分分析法,BROVEY變換法對(duì)SPOTPan與低分辨率的MS影像LandsatTM的融合是比較成功的,融合后的顏色偏差很小,但是IKONOS、QuickBird的Pan與MS的融合顏色差異就十分突出（李春華,2008）。下面，圖1給出了幾種常用衛(wèi)星的全色傳感器光譜響應(yīng)范圍。不同傳感器Pan波段范圍(李春華,2008)圖1由于IKONOS、QuickBird的Pan波段已經(jīng)擴(kuò)展到了近紅外波段，而HIS和BROVE
6、Y變換法中的強(qiáng)度分量和主成分分析法的第一主成分分量仍在可見光波段，兩者之間的差異巨大而又勉強(qiáng)用來(lái)替換的話，融合圖像不可避免地產(chǎn)生光譜失真的問題。2.現(xiàn)有光譜保真的方法3.1．傳感器光譜響應(yīng)函數(shù)SKF光譜響應(yīng)函數(shù)記錄的是在每一波長(zhǎng)λ傳感器記錄的輻射能量與入瞳處輻射能量之間的比值(竇聞,2011).圖2是IKONOS衛(wèi)星搭載的全色和多光譜傳感器各波段的光譜響應(yīng)函數(shù).Spectralresponsefunctions(SRF)forIkonos-2bands(竇聞,2011)圖2竇聞等(2011)在對(duì)傳感器光譜響應(yīng)函數(shù)(SRF)的分析基礎(chǔ)上，將三種基于SR
7、F的審問細(xì)節(jié)調(diào)制參數(shù)構(gòu)建方法，與高斯高通濾波提取的空間細(xì)節(jié)信息結(jié)合，產(chǎn)生3種基于SRF的遙感圖像融合方法。融合方法首先是對(duì)Dou（2007）基于線性正交變換的分量替換融合方法的數(shù)學(xué)推導(dǎo)而建立的GCOS模型（如下（1）式）進(jìn)行改進(jìn)：VhMS,i=VLMS,i+ωtδ（1）（其中：VhMS,i為i波段的融合結(jié)果，VLMS,i為低分辨率多光譜數(shù)據(jù)的相應(yīng)波段，ωt為逆變換矩陣的第一列構(gòu)成向量，δ為從高分辨率全色數(shù)據(jù)中提取的空間細(xì)節(jié)信息）把ωt改為為空間細(xì)節(jié)調(diào)制參數(shù)；把δ改為空間細(xì)節(jié)信息，即高分辨率全色數(shù)據(jù)與低分辨率多光譜數(shù)據(jù)尺度上的全色數(shù)據(jù)估計(jì)值之問的差值。
8、這樣，就避免了GCOS模型中由于直方圖匹配等過(guò)程造成的空間細(xì)節(jié)信息定義的模糊（竇聞,2011）?；谶@一改進(jìn)
